CN103325989A - 电池的制造装置以及电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电池的制造装置以及电池的制造方法。实施方式的电池的制造装置具备：电解液供给部、腔室、第1压力调整部以及第2压力调整部。上述电解液供给部向电池单体内供给电解液。上述腔室收纳上述电池单体。上述第1压力调整部使上述电池单体内的压力低于上述电解液供给部侧的压力。上述第2压力调整部在收纳上述电池单体的腔室内使上述电池单体外的压力低于上述电池单体内的压力，并增加上述电池单体内的容积。

Description

电池的制造装置以及电池的制造方法

关联申请的引用

本申请以由2012年3月22日申请的在先日本国专利申请第2012－065819号所产生的优先权的利益为基础，且要求其利益，其所有内容通过引用而被包含于此。

技术领域

本发明的实施方式涉及电池的制造装置以及电池的制造方法。

背景技术

锂离子（lithium-ion）电池等密闭型二次电池被广泛应用于便携式电子设备等。密闭型二次电池例如具备包含上端开口的金属制的容器和以盖住该容器的开口的方式焊接的金属制的封口盖的电池单体（cell），在将封口盖焊接于容器之前，将电池元件配置于容器内，其后，将封口盖焊接于容器，形成密闭型的电池单体。接着，通过注液孔，借助于注液喷嘴（nozzle）将电解液注入电池单体内。然后，在注入电解液之后，用密封体来密封注液孔。

作为二次电池的制造装置，具备由弹性体形成的注液喷嘴、真空压力源以及开闭阀（valve）、电解液供给装置的电池制造装置广为人知。在该制造装置中，首先，使注液喷嘴抵接于单体的注液孔，相对于外部形成密封。接着，打开喷嘴与真空压力源间的阀，使单体内减压，并在到达了规定的时间或者真空压力之后，将阀关闭。进而，使电解液供给装置工作，并将规定量的电解液经由喷嘴而注入单体内。

另一方面，在注液喷嘴的上部使用被称为漏斗（hopper）的容器的方法中，将漏斗载置于单体，并使注液喷嘴抵接于注液孔。若向漏斗注入所需要的量的电解液，并使其进入减压腔室来进行减压，则通过电解液，单体内部被减压。其后，若使腔室返回到大气压，则漏斗内的电解液受到大气压的推压而被注入单体内。

发明内容

本发明所要解决的课题是提供一种能够缩短制造中的注液、浸渍的时间的电池的制造装置以及电池的制造方法。

本发明的实施方式的电池的制造装置具备电解液供给部、腔室、第1压力调整部以及第2压力调整部。上述电解液供给部向电池单体内供给电解液。上述腔室收纳上述电池单体。上述第1压力调整部使上述电池单体内的压力低于上述电解液供给部侧的压力。上述第2压力调整部在收纳上述电池单体的腔室内，使上述电池单体外的压力低于上述电池单体内的压力，并增加上述电池单体内的容积。

根据上述的制造装置以及制造方法，能够缩短制造中的注液、浸渍的时间。

附图说明

图1为对通过第一实施方式制造的密闭型二次电池进行部分切割来加以表示的立体图。

图2为表示上述密闭型二次电池的制造装置的说明图。

图3为表示通过上述密闭型二次电池的制造方法进行的注液工序（process）的说明图。

图4为表示通过上述密闭型二次电池的制造方法进行的浸渍工序的说明图。

图5为表示通过第二实施方式的密闭型二次电池的制造方法进行的注液工序的说明图。

图6为表示通过上述第二实施方式的密闭型二次电池的制造方法所产生的浸渍工序的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对多个实施方式加以说明。附图中，同一或类似的部分用同一符号表示。

参照图1～图4，对第一实施方式的密闭型二次电池10的制造装置20以及制造方法加以说明。图中箭头X，Y，Z分别表示彼此正交的三个方向。在各图中，对构成适当地进行放大，缩小或省略来示意地加以表示。

图1为对通过本实施方式制造的密闭型二次电池10进行部分切割来加以表示的立体图。如图1所示，密闭型二次电池10具备由铝（aluminum）等金属形成的扁平的箱形的电池单体（cell）11。在形成于电池单体11内部的收纳部收纳有电解液及线圈（coil）13。

电池单体11具有上端开口的容器11A和使该容器11A的开口部封口的矩形板状的封口盖11B。封口盖11B被载置并沿整个一周焊接于容器11A的开口部端面上，使容器11A的开口部密封。由此，容器11A和封口盖11B无间隙地一体化，并形成密闭型的电池单体11。

在封口盖11B的长度方向的两端部，分别以自封口盖11B突出的方式设有正极端子14和负极端子15。正极端子14和负极端子15分别连接于线圈13的正极以及负极。在正极端子14与负极端子15之间形成有防爆阀，该防爆阀被很轻薄地构成，以便在产生气体（gas）且电池内部的压力上升时破裂。

在封口盖11B的中央部贯通地形成有用于注入电解液的注液孔17。注液孔17将电池单体11的收纳部内与电池单体11的外部连通，例如，形成为圆形。注液孔17由固定于封口盖11B的密封体19密封。

密封体19例如通过铝等形成为圆板状。密封体19例如通过激光（laser）焊接被焊接于封口盖11B。

线圈13（电极体）例如通过在正极板和负极板之间介有绝缘性的隔离部（separator）并将正极板以及负极板螺旋状地缠绕进而沿直径方向进行压缩，从而形成为扁平形状。

以下，参照图2～图4，对本实施方式的密闭型二次电池的制造装置20以及制造方法加以说明。

密闭型电池10例如是通过将线圈（coil）13收纳于容器11A内，将封口盖11B焊接于容器11A，盖住容器11A的开口并从注液孔17注入了电解液之后，以塞住注液孔17的方式对密封体19进行焊接来制造的。

图2为表示本实施方式的二次电池的制造装置20的说明图。图2中对减压腔室（chamber）21进行部分切割来加以表示。制造装置20为用于向电池单体11内注入电解液的注液装置，具备收纳电池单体11的减压腔室21和供给电解液的电解液供给部22。

减压腔室21被构成为具备构成为上部开口的矩形箱状的壳体（case）23和盖住壳体23的开口的盖体（cover）24，并被构成为在减压腔室21内能够收纳电池单体11。减压腔室21具有使各电池单体11的注液孔17周边向外部开口的开口部24a。在此，作为一例，并列收纳六个电池单体11。在盖体24的对应于各电池单体11的注液孔17的位置上形成有开口部24a。

在壳体23的开口边缘与盖体24之间设有密闭用的弹性密封材料25，减压腔室21成为可密闭的。而且，在开口部24a的周围设有由弹性材料构成的O形环（O-ring）26。电池单体11被配置为与该O形环26压力接触，由此，开口部24a与注液孔17的周围的整个一周被气密地密封。在此，如图2所示，在减压腔室21的下部可以设置对电池单体11向上方施力并使开口部24a的周围密闭的弹簧等施力机构28。通过该施力机构28，电池单体11被推压于O形环26，电池单体11的注液孔17的整个一周被气密地密封。

再者，在此，也可以不设置弹簧等施力机构，而是基于规定的尺寸管理，以使得作为弹性体的O形环26压碎的方式进行压力接触来配置电池单体11。该情况下，电池单体11的注液孔17的周围的整个一周也被气密地密封。

在减压腔室21连接有作为第2减压部的减压装置27。减压装置27例如被构成为具有真空泵等吸引机构，通过吸引减压腔室21内的气体来调整减压腔室21内的压力。

电解液供给部22被构成为具有可保持电解液的供给槽（tank），并介由阀等开闭机构与注液喷嘴（nozzle）22a连通。供给槽向大气开放。电解液供给部22具有通过注液喷嘴22a向电池单体11内供给规定量的电解液的功能。

注液喷嘴22a通过开口部24a，抵接于电池单体11的注液孔17内并被密封。该注液喷嘴22a除了连接于供给电解液的供给部22，还连接于作为第1减压部的减压装置29。

减压装置29例如被构成为具有真空泵（pump）等吸引机构，并介由注液喷嘴22a与电池单体11内连通。通过该减压装置29，介由注液喷嘴22a以及注液孔17来吸引电池单体11内的气体，由此，调整电池单体11内的压力。即，在该实施方式中，减压装置29作为第1压力调整部发挥作用，减压装置27作为第2压力调整部发挥作用。

参照图3以及图4，对使用了该二次电池的制造装置20的注液工序以及浸渍工序加以说明。如图2以及图3所示，在制造装置20的减压腔室21内配置有收纳线圈13的电池单体11。而且，注液喷嘴22a抵接于电池单体11的注液孔17，且供给电解液的供给部22以及减压装置29连通于注液孔17。此时，通过施力机构28，电池单体11与O形环26压力接触，由此，注液孔17的周围被气密地密封。

在该状态下，首先如图3（a）所示，经由注液喷嘴22a，通过减压装置29来使电池单体11内的压力减压，使电池单体11内的压力低于供给槽33的压力，产生压力差，进行所谓的单体内减压。在该实施方式中，供给部22的压力P0为大气压，电池单体11内的压力设为负压（－P1）。

接着，打开阀，如图3（b）所示，借助于供给部22，通过注液喷嘴22a来供给规定量的电解液，进行所谓的注液。这样，通过压力差，促进来自电解液供给部22的注液，数秒便注入与电池单体11内的空隙11a的容积相对应的一定量的电解液。另外，在该时刻，向线圈13的浸渍未进行，因此，如图3（b）所示，作为电解液的所需要的量与对应于空隙11a内容积的一定量的差分，所需要的量中的部分电解液形成停留于供给部22的状态。而且，通过注液，电池单体11内的压力成为与供给部22同样的大气压。

接着，如图3（c）所示，通过减压装置27使减压腔室21内减压，由此，在减压腔室21内，使电池单体11外的压力低于电池单体11内的压力，通过压力差，使电池单体11膨胀并使容积增加，进行所谓的腔室减压。

此时，如上所述，电池单体11内的压力成为大气压，因此，在减压腔室21内，将电池单体11外的压力设为负压（－P2），由此，产生压力差。

减压腔室21内的压力是基于电池单体11的容积、电池单体11的弹性变形特性、电解液的浸渍量来决定的，理想的是设定为在作为电池单体11的变形允许范围内、且电池单体内空隙容积量超过所需要的浸渍量。通过像这样地将减压压力控制在必要的范围内，能够获得必要且足够的单体的膨脹量。

通过该减压，由于与电池单体11内的压力差，电池单体11膨胀，电池单体11内的空隙部11a的容积增大。即产生电池单体11内外的压力差并使电池单体11的电解液的收纳量增大，使超过一定量的量的残留电解液能够注液。由此，应该浸渍于线圈13的规定量的电解液能够收纳于线圈13的外侧的、电池单体11内的空隙部分11a。这样，滞留于上述的注液喷嘴22a内的电解液被注入电池单体11内。

在注入结束之后，如图3（d）所示，将减压腔室21从注液位置移开，如图3（e）所示，将密封体19插入注液孔17来密封电池单体11。

然后，如图4（f）所示，密封之后，从减压腔室21取出电池单体11。

进而，如图4（g）所示，将电池单体11放入加压装置30并对整体进行加压，由此，使单体11内的电解液浸渍于线圈13内，进行所谓的加压浸渍。在此，例如通过加压装置施加规定的压力并使之发挥作用，由此，提高电池单体11内的压力。通过该加压，促进位于电池单体11内的空隙部的电解液向线圈13的浸渍。

其后，如图4（h）所示，从加压装置30取出电池单体11，如图4（i）所示，通过放置规定时间，使电解液完全浸渍于线圈13，进行所谓的放置浸渍。此时，随着电解液的浸渍，已膨胀的电池单体11在其空隙部11a的容积变小的同时，返回本来的形状。

根据本实施方式的二次电池的制造方法以及制造装置，即使在使用浸渍速度慢的材料的情况下，也能够在极短时间内向单体内注入电解液，因此，不必具备大量的注液装置，便能够构筑生产率高的制造生产线。

例如，在使注液装置与单体保持连接、并在注液装置内一边使电解液浸渍于线圈一边进行注液的装置以及方法中，各单体的注液以及浸渍工序均需要数十小时左右，而根据上述实施方式，通过压力调整，以高速进行注液，进而使电池单体膨胀，由此，能够在浸渍结束前使单体内的空隙部的容积增大并注入所需要的量。

因此，电解液的注液工序时间例如能够以数十秒或者数秒结束，并能够在注液以及密封结束后进行浸渍，因此，能够大幅度地缩短处理时间以及生产节拍。

特别是，在使用了塑料（plastic）类的隔离部或高粘度电解液的情况下，注液、浸渍需要很长时间，因此，均存在生产率下降的课题，而根据本实施方式的电池的制造装置以及制造方法，能够以高速进行电解液的注液以及浸渍，并能够提高生产率。此外，能够仅通过调整单体11内外的压力来实现，因此，能够简化装置构成和处理顺序。

在上述实施方式中，作为例子公开了所需要的量的注液结束后通过密封体19密封之后进行浸渍的情况，但并不限于此。例如，通过图5以及图6所示的第二实施方式的密闭型二次电池的制造方法，能够进行注液以及浸渍。

首先，如图5（a）至图（d）所示，与上述第一实施方式同样地进行电解液的注液和单体容积的增加。其后，如图5（e）所示，插入可相对于注液孔拆装的预密封栓40进行预密封。作为预密封栓40，使用由弹性体构成的塞子。

而且，与上述第一实施方式同样地，如图6（f）至图6（i）所示，进行加压浸渍以及放置浸渍。其后，如图6（j）所示，取出预密封栓40。其后，如图6（k）所示，将密封体19搭载于注液孔17，并如图6（l）所示地进行激光焊接，对注液孔17进行密封。

在该第二实施方式中，也能够获得与上述第1实施方式相同的效果。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子公开的，其意图并不在于限定发明的范围。这些新颖的实施方式可以通过其他的各种方式加以实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略，置换，变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和主旨中，并包含于权利要求书所记载的发明及其等同范围内。

Claims (10)

1.一种电池的制造装置，其特征在于，具备：

电解液供给部，向电池单体内供给电解液；

腔室，收纳上述电池单体；

第1压力调整部，使上述电池单体内的压力低于上述电解液供给部侧的压力；以及

第2压力调整部，在上述腔室内，使上述电池单体外的压力低于上述电池单体内的压力，并使上述电池单体内的容积增加。

2.根据权利要求1所述的电池的制造装置，其中，

在上述电池单体的内部形成有配置线圈的收纳部，并具有与上述收纳部连通的注液孔，

上述腔室具有与上述注液孔对应的开口部，

上述电解液供给部具备自上述注液孔连通于上述电池单体内的注液喷嘴，上述第1压力调整部为连接于上述电池单体内的第1减压部，

上述第2压力调整部为连接于上述腔室内的第2减压部。

3.根据权利要求2所述的电池的制造装置，其中，

上述注液孔以及上述开口部的周围被构成为可气密地密封，

上述第1减压部通过上述开口部以及上述注液孔，连接于与上述电池单体内连通的上述注液喷嘴。

4.一种电池的制造方法，具有：

在将向形成于上述电池单体的注液孔供给电解液的电解液供给部连接于收纳线圈的电池单体内，并使上述电池单体内的压力低于上述电解液供给部侧的压力的状态下，向上述电池单体内注入上述电解液的工序；以及

使上述电池单体外的压力低于上述电池单体内的压力，并使上述电池单体内的容积增加的工序。

5.根据权利要求4所述的电池的制造方法，其中，

使上述电池单体内的容积增加的工序是与向上述电池单体内注入上述电解液的工序同时进行的或在其后进行的。

6.根据权利要求4所述的电池的制造方法，其中，

在收纳上述电池单体并可减压的减压腔室内，进行向上述电池单体内注入上述电解液的工序以及使上述电池单体内的容积增加的工序。

7.根据权利要求6所述的电池的制造方法，其中，

在向上述电池单体内注入上述电解液的工序中，使上述电池单体内减压，由此，使上述电解液供给部与电池单体内产生压力差，促进来自上述电解液供给部的注液，并使一定量的电解液注液之后，

使上述减压腔室内减压，由此，使上述电池单体内的容积增加，并使电池单体的电解液的收纳量增加。

8.根据权利要求7所述的电池的制造方法，其中，

上述减压腔室内的压力是基于上述电池单体的变形特性和向上述电池单体内注入的电解液的量来决定的。

9.根据权利要求4所述的电池的制造方法，其中，

在进行了向上述电池单体内注入电解液的工序和使上述电池单体内的容积增加的工序之后进行：

通过可相对于上述注液孔拆装的第1密封体来密封上述电池单体；

在通过上述第1密封体进行了密封的状态下，使上述电解液浸渍于上述电池单体；以及

在使上述电解液浸渍之后，去除上述第1密封体，通过第2密封体来使上述注液孔密封。

10.根据权利要求4所述的电池的制造方法，其中，

对已注入上述电解液的上述电池单体加压，使上述电解液浸渍于上述线圈。

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